煤基多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的全生命周期評(píng)價(jià)及關(guān)鍵問(wèn)題研究.pdf

1、近年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展對(duì)能源的需求急速增加，煤炭生產(chǎn)與利用的快速增長(zhǎng)為社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)，同時(shí)也導(dǎo)致了嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題，并引發(fā)了一系列的社會(huì)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題。開(kāi)發(fā)對(duì)煤炭資源清潔高效轉(zhuǎn)化的新一代煤利用技術(shù)對(duì)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展具有極其重要的意義。
　　 煤基分級(jí)轉(zhuǎn)化多聯(lián)產(chǎn)是新一代煤炭轉(zhuǎn)化利用技術(shù)的代表，將煤利用的多個(gè)工藝作為一個(gè)整體考慮，將整體效率最優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)煤炭高效低污染利用。多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)理論缺乏全面和深層次研究，還沒(méi)

2、有形成完整的理論體系，相關(guān)理論研究滯后于工程應(yīng)用發(fā)展。除了電力之外，多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的一次產(chǎn)品還主要包括裂解氣化生成的半焦和低熱值煤氣及合成氣。為了提高系統(tǒng)的總體效益，半焦的綜合利用，和低熱值煤氣及合成氣的燃燒就成為煤分級(jí)利用多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。
　　 本文系統(tǒng)地對(duì)煤基分級(jí)轉(zhuǎn)化多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)及各項(xiàng)先進(jìn)的煤利用技術(shù)從資源、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益等方面進(jìn)行全面的評(píng)估。對(duì)象包括:超超臨界煤粉爐(PC)發(fā)電技術(shù)、整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)(IG

3、CC)、循環(huán)流化床(CFB)發(fā)電技術(shù)、循環(huán)流化床(CFB)分級(jí)轉(zhuǎn)化發(fā)電技術(shù)、超超臨界煤粉爐(PC)分級(jí)轉(zhuǎn)化發(fā)電技術(shù)。結(jié)果表明，IGCC技術(shù)具有十分清潔高效的特點(diǎn)，但是投資成本高。直接燃煤技術(shù)投資少，但對(duì)環(huán)境的影響較大。煤的分級(jí)轉(zhuǎn)化技術(shù)則實(shí)現(xiàn)了在充分提高能量效率的基礎(chǔ)上，對(duì)污染物的排放也得到了非常有效的控制，并且投資成本僅有小幅度的提高，有利于推廣和商業(yè)化運(yùn)作，具有很好的應(yīng)用前景。
　　 對(duì)于半焦的綜合利用，本文以我國(guó)典型褐煤為原

4、料，利用裂解提質(zhì)得到的半焦制備了高品質(zhì)水煤漿，漿體濃度均超過(guò)65％，且具有“剪切變稀”的流變特性及良好的穩(wěn)定性。傅里葉紅外光譜對(duì)樣品的測(cè)量結(jié)果顯示，隨著裂解溫度的提高，樣品親水性含氧基團(tuán)減少，褐煤的成漿性能得到了顯著的改善。
　　 低熱值煤氣及合成氣的燃燒方面，本文采用試驗(yàn)測(cè)量與數(shù)值模擬結(jié)合的方法研究了低溫等離子體中的O3活性分子對(duì)合成氣燃燒的強(qiáng)化作用和機(jī)理。實(shí)驗(yàn)建立了以熱流量法為核心的燃燒測(cè)試平臺(tái)，準(zhǔn)確測(cè)量火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊淖兓?/p>

5、最小誤差0.478 cm/s，平均誤差＜1cm/s。此外，我們搭建了GRI-Mech3.0+Ozone、USC Mech(Ⅱ)+Ozone和Davis H2/CO-O3三種臭氧強(qiáng)化燃燒的機(jī)理，對(duì)合成氣的一維絕熱層流火焰進(jìn)行了數(shù)值模擬，并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。研究結(jié)果表明，O3對(duì)合成氣火焰有顯著的強(qiáng)化作用，強(qiáng)化效果隨臭氧濃度的升高呈接近線性的提高，而且O3在貧燃與富燃區(qū)域?qū)鹧娴膹?qiáng)化效果比速度峰值附近更為顯著。O3能夠加速支鏈反應(yīng)，提